Questo articolo spiega cosa sono i cunei (macchine semplici). Scoprirai così in cosa consiste un cuneo quando si tratta di una macchina semplice, la sua formula e le sue applicazioni. Inoltre, puoi esercitarti con un problema risolto passo dopo passo.
Cos’è un cuneo (macchina semplice)?
Un cuneo è un pezzo a forma di triangolo solitamente fatto di legno o metallo e che termina con un angolo molto acuto. Il cuneo è considerato una delle sei macchine semplici.
Essendo una macchina semplice, la forma del cuneo viene utilizzata per cambiare la direzione della forza ad esso applicata. Pertanto, il cuneo viene utilizzato per separare un oggetto in due, per sollevare un oggetto o per mantenere in posizione un oggetto statico.
Il funzionamento di un cuneo consiste nel trasformare una forza applicata alla sua estremità in due forze perpendicolari alle sue superfici inclinate. Pertanto, un cuneo è una macchina semplice che può cambiare la direzione di una forza.
Inizialmente, la forza esercitata sulla superficie piana del cuneo viene trasferita alla sua estremità appuntita, permettendogli di penetrare un oggetto. Quindi, quando si inserisce il cuneo nel foro creato, la forza applicata sulla sua superficie piana viene convertita in due forze dirette perpendicolarmente alle facce inclinate del cuneo, separando così l’oggetto in due parti.
Formula del cuneo come macchina semplice
Il vantaggio meccanico di un cuneo risiede nel rapporto tra la sua altezza e la sua larghezza. Pertanto, il vantaggio meccanico di un cuneo come macchina semplice è pari alla lunghezza della sua altezza divisa per la sua larghezza.
La formula per la macchina a cuneo semplice è quindi la seguente:
Pertanto il vantaggio meccanico è direttamente proporzionale all’altezza del cuneo e, d’altro canto, è inversamente proporzionale alla larghezza del cuneo. È quindi l’angolo dello spigolo che determina il vantaggio meccanico di questo tipo di macchina semplice.
In breve, minore è l’angolo tra le facce inclinate, maggiore sarà il vantaggio meccanico della semplice macchina a cuneo. Ciò significa che sarà necessaria meno forza per superare la resistenza.
uso dell’angolo
Una volta visto qual è la definizione di moneta come macchina semplice e quale è la sua formula, vedremo gli utilizzi della moneta per comprenderne appieno il significato.
Esempi molto chiari dell’uso del cuneo per rompere o dividere un corpo sono l’ascia e il chiodo, che possono penetrare in un oggetto e poi dividerlo in due grazie al meccanismo della semplice macchina a cuneo. Ad esempio, il legno può essere tagliato utilizzando un asse.
Allo stesso modo, anche il coltello, le forbici e gli scalpelli fanno affidamento sul cuneo che funziona come una semplice macchina per dividere un oggetto in due.
Un’altra applicazione della falca, invece, consiste nell’immobilizzare un oggetto. Ad esempio, puoi mettere un cuneo ai piedi di una porta per tenerla ferma in modo che non si muova, evitando così che la porta si chiuda a causa di correnti d’aria.
Esercizio d’angolo risolto
Una forza verticale di valore F=10 N viene applicata all’angolo successivo il cui angolo misura 40º. Qual è la forza R esercitata da ciascuna delle sue facce inclinate?
Innanzitutto, creiamo il diagramma del corpo libero dell’angolo. Rappresentiamo quindi tutte le forze che agiscono nel sistema:
Si noti che R x e R y sono le forze ottenute vettorizzando la forza esercitata da ciascuna delle facce inclinate del cuneo (R), e sono calcolate utilizzando le seguenti formule:
Pertanto, se poniamo l’equazione verticale delle forze agenti nel sistema otteniamo la seguente espressione:
Ora sostituiamo l’espressione alla forza R e nell’equazione:
E infine, sostituiamo i dati nell’equazione e cancelliamo l’incognita:
